Πρόσφατα, στο περιοδικό Nature δημοσιεύτηκε μια μελέτη (είχε προδημοσιευτεί το 2024 bioRxiv) διαπίστωσε ότι ποντίκια που τροποποιήθηκαν γενετικά ώστε να σταματήσουν να παράγουν το αμινοξύ κυστεΐνη -παράλληλα ακολουθούσαν δίαιτα χωρίς κυστεΐνη- έχασαν βάρος με εντυπωσιακό τρόπο. Σε σύγκριση με τον περιορισμό των απαραίτητων αμινοξέων, ο περιορισμός της κυστεΐνης είχε ως αποτέλεσμα μια απώλεια βάρους, που ανήλθε σε 20% εντός 3 ημερών και 30% εντός μίας εβδομάδας.
Το πρωτοποριακό έργο του William C. Rose το 1937 αποκάλυψε εννέα απαραίτητα αμινοξέα: ιστιδίνη, ισολευκίνη, λευκίνη, λυσίνη, μεθειονίνη, φαινυλαλανίνη, θρεονίνη, τρυπτοφάνη και βαλίνη. Απαραίτητα αμινοξέα σημαίνει ότι πρέπει να λαμβάνονται από τη διατροφή. Η κυστεΐνη είναι ένα μη απαραίτητο αμινοξύ, καθώς ο ανθρώπινος οργανισμός διαθέτει την ικανότητα να το συνθέτει. Η βιολογικά ενεργή μορφή που απαντάται στους ζωντανούς οργανισμούς είναι η L-κυστεΐνη που σχηματίζεται εντός του οργανισμού από την L-μεθειονίνη, ένα απαραίτητο αμινοξύ. Τόσο η μεθειονίνη όσο και η κυστεΐνη, περιέχουν θείο.
Συνεπώς, οι ανάγκες του οργανισμού σε κυστεΐνη καλύπτονται αυτόματα εφόσον υπάρχει επαρκής πρόσληψη μεθειονίνης. Επιπλέον, η βιταμίνη Β6 είναι απαραίτητη για τη σύνθεση της κυστεΐνης. Αυτή η μεταβολική αλληλεπίδραση αποκαλύπτει μια κρυφή εξάρτηση: ενώ η κυστεΐνη χαρακτηρίζεται ως μη-απαραίτητο αμινοξύ, η ενδογενής παραγωγή της εξαρτάται άμεσα από τη διαθεσιμότητα της μεθειονίνης και της βιταμίνης Β6. Αυτό σημαίνει ότι μια ανεπάρκεια σε μεθειονίνη ή βιταμίνη Β6 μπορεί να οδηγήσει έμμεσα σε λειτουργική “ανεπάρκεια” κυστεΐνης, ακόμη και αν η άμεση διατροφική πρόσληψη κυστεΐνης δεν είναι χαμηλή. Για ορισμένες πληθυσμιακές ομάδες, όπως τα βρέφη, τους ηλικιωμένους, ή άτομα που πάσχουν από συγκεκριμένες μεταβολικές ασθένειες ή σύνδρομα δυσαπορρόφησης, η ενδογενής σύνθεση μπορεί να μην επαρκεί για την κάλυψη των αναγκών. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η κυστεΐνη καθίσταται “υπό όρους απαραίτητη”.
Η κυστεΐνη αποτελεί ένα σημαντικό δομικό και λειτουργικό συστατικό πολλών πρωτεϊνών και ενζύμων. Ένας από τους πιο κρίσιμους ρόλους της είναι η ιδιότητά της να λειτουργεί ως βασικός πρόδρομος της γλουταθειόνης (GSH). Η γλουταθειόνη είναι ένα τριπεπτίδιο που συντίθεται στα κύτταρα από κυστεΐνη, γλουταμινικό οξύ και γλυκίνη. Η κεντρική θέση της κυστεΐνης στη σύνθεση της γλουταθειόνης υποδηλώνει ότι η επαρκής διαθεσιμότητα κυστεΐνης είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματικότητα του αντιοξειδωτικού συστήματος του σώματος. Η γλουταθειόνη είναι ένα από τα ισχυρότερα αντιοξειδωτικά του οργανισμού, συμμετέχοντας στην απομάκρυνση των δραστικών ριζών οξυγόνου.
Η κυστεΐνη είναι απαραίτητη για τη σύνθεση της ταυρίνης, του συνενζύμου Α (CoA) και συμπλεγμάτων σιδήρου-θείου. Η μείωση των επιπέδων κυστεΐνης μπορεί να οδηγήσει σε πτώση των επιπέδων του CoA, ενός κρίσιμου συν-παράγοντα για πάνω από 100 μεταβολικές αντιδράσεις. Αυτό δημιουργεί μια αναποτελεσματικότητα στη μετατροπή ενέργειας από γλυκόζη και λίπη συμβάλλοντας στη στροφή του σώματος προς τα αποθέματα λίπους για καύσιμα.
Απώλεια βάρους και αμινοξέα
Κατά τη διάρκεια αρκετών δεκαετιών, εκτεταμένη έρευνα έχει εξετάσει τις επιπτώσεις της αφαίρεσης μεμονωμένων απαραίτητων αμινοξέων, ρίχνοντας φως στους ρόλους τους στο μεταβολισμό, την ενεργειακή δαπάνη, το βάρος και την απώλεια λίπους.
Ενώ η απώλεια βάρους απουσία πολλαπλών απαραίτητων αμινοξέων συχνά αποδίδεται σε μειωμένη πρόσληψη τροφής, τα αμινοξέα διακλαδισμένης αλυσίδας (BCAA), συμπεριλαμβανομένης της ισολευκίνης και της βαλίνης, προκαλούν πρόσθετη απώλεια βάρους που μπορεί να εξηγηθεί από τον ρόλο τους στη θερμογένεση.
Επίσης, μια διατροφή χαμηλή σε μεθειονίνη αυξάνει τη διάρκεια ζωής των ποντικών και προστατεύει από μεταβολικές ασθένειες. Αλλά οι δίαιτες αυτές στερούνται επίσης κυστεΐνης.
Λόγω της εξαιρετικά γρήγορης απώλειας βάρους που παρατηρήθηκε στην παρούσα μελέτη λόγω της στέρησης κυστεΐνης, οι ερευνητές εξέτασαν επίσης εάν η επιστροφή σε μια τυπική δίαιτα τροφής θα οδηγούσε σε αύξηση βάρους. Πράγματι, τα ποντίκια ανέκτησαν περίπου τα δύο τρίτα της απώλειας βάρους εντός δύο ημερών και ανάρρωσαν πλήρως εντός τεσσάρων ημερών. Όταν τα ποντίκια επέστρεψαν σε δίαιτα χωρίς κυστεΐνη, συνέχισαν αμέσως να χάνουν βάρος με παρόμοιο ρυθμό, ο οποίος αντιστράφηκε και πάλι μετά την επιστροφή στην τυπική διατροφή.
«Τα εκπληκτικά ευρήματα αποκαλύπτουν ότι τα χαμηλά επίπεδα κυστεΐνης πυροδότησαν ταχεία απώλεια λίπους στα ποντίκια της μελέτης μας, ενεργοποιώντας ένα δίκτυο διασυνδεδεμένων βιολογικών οδών», ανέφερε ο συγγραφέας της μελέτης, Evgeny A. Nudler, καθηγητής στο Τμήμα Βιοχημείας και Μοριακής Φαρμακολογίας στην Ιατρική Σχολή Grossman του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης.
Η μελέτη αυτή ήταν η πρώτη που έδειξε ότι η αφαίρεση της κυστεΐνης έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη απώλεια βάρους από την αφαίρεση οποιουδήποτε άλλου απαραίτητου αμινοξέος. Χωρίς κυστεΐνη, το σώμα δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει αποτελεσματικά τα μόρια σακχάρου και ως αποτέλεσμα καίει λίπος. Η μείωση της κυστεΐνης μπορεί, επίσης, να προκαλέσει αντιδράσεις στο στρες που αυξάνουν ορμόνες οι οποίες καταστέλλουν την όρεξη. Αυτός ο συνδυασμός αποτρέπει την αποθήκευση λίπους και οδηγεί σε απώλεια βάρους.
Φαίνεται ότι η στέρηση κυστεΐνης πυροδοτεί έναν καθολικό επαναπρογραμματισμό των μεταβολικών διεργασιών, με αποκορύφωμα την ταχεία και εύκολα αναστρέψιμη απώλεια βάρους. «Είμαστε ιδιαίτερα ενθουσιασμένοι για τις βαθιές, θεμελιώδεις πτυχές του μεταβολισμού που αποκαλύφθηκαν σε αυτή τη μελέτη», είπε ο Nudler.
«Δεδομένου ότι η επίτευξη μέγιστης απώλειας βάρους λόγω στέρησης κυστεΐνης στα ποντίκια εξαρτιόταν τόσο από τη διατροφή όσο και από τη διαγραφή του γονιδίου, προχωρώντας μπορούμε να αποκαταστήσουμε γενετικά την παραγωγή κυστεΐνης σε συγκεκριμένα κύτταρα ή ιστούς και να προσδιορίσουμε τον ρόλο του καθενός στη σημαντική απώλεια βάρους που παρατηρήσαμε», δήλωσε ο συν-επικεφαλής συγγραφέας Dan R. Littman. «Ελπίζουμε στο μέλλον να αξιοποιήσουμε μέρη αυτής της διαδικασίας για να πυροδοτήσουμε παρόμοια απώλεια βάρους στους ανθρώπους, χωρίς όμως να αφαιρέσουμε πλήρως την κυστεΐνη», συμπλήρωσε.
Από λευκό σε καφέ λίπος
Μια δεύτερη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Metabolism το 2025, επίσης σε ποντίκια, έδειξε το ίδιο αποτέλεσμα. Και αυτή βρήκε ότι τα ποντίκια με ανεπάρκεια κυστεΐνης έχασαν το 25-30% του σωματικού βάρους μέσα σε μια εβδομάδα. Η απώλεια δεν ήταν θέμα αλλαγής συμπεριφοράς, αλλά βιοχημικό θέμα. Δεν διαπιστώθηκαν παρενέργειες ή άλλες παθολογίες. Η αποκατάσταση έως και 75% των επιπέδων κυστίνης στη διατροφή των ποντικών που υποβάλλονταν σε απώλεια βάρους ήταν επαρκής για την πλήρη αποκατάσταση του σωματικού βάρους σε τρεις κύκλους μείωσης της κυστεΐνης που αφορούσαν την απώλεια βάρους.
«Τα ευρήματα ήταν εντελώς απροσδόκητα. Και όταν αυτό συμβαίνει στην επιστήμη, είναι εξαιρετικά συναρπαστικό», είπε ο Vishwa Deep Dixit, κύριος συγγραφέας αυτής της μελέτης, καθηγητής Παθολογίας, Ανοσοβιολογίας και Συγκριτικής Ιατρικής στην Ιατρική Σχολή του Γέιλ.
Είναι γνωστό από παλιότερα πειράματα στη Drosophila, τα ποντίκια και άλλα είδη ότι αυξάνεται η διάρκεια της ζωής τους όταν περιορίζονται οι θερμίδες. Ωστόσο, έχει προταθεί ότι οι μεταβολικές επιδράσεις που προκαλούνται με τον θερμιδικό περιορισμό μπορεί να οφείλονται στη μειωμένη πρόσληψη ορισμένων αμινοξέων και ειδικότερα της μεθειονίνης. Πράγματι, ο περιορισμός της μεθειονίνης στα τρωκτικά αυξάνει τη διάρκεια ζωής τους.
Η κυστεΐνη (πιο συγκεκριμένα η έλλειψή της) αναδείχθηκε ως ενδιαφέρον μόριο για την ανθρώπινη μακροζωία μέσω της κλινικής δοκιμής Comprehensive Assessment of Long-term Effects of Reducing Intake of Energy (CALERIE-II), της πρώτης ελεγχόμενης μελέτης περιορισμού θερμίδων σε υγιείς ανθρώπους. Ένα μέρος των συμμετεχόντων στη δοκιμή μείωσε της πρόσληψη θερμίδων κατά περίπου 14% για δύο χρόνια -χωρίς συμβουλές περιορισμού συγκεκριμένων συστατικών. Η CALERIE-II αποκάλυψε ότι αυτός ο μέτριος περιορισμός θερμίδων μείωσε σημαντικά τους καρδιαγγειακούς και μεταβολικούς παράγοντες κινδύνου, οδηγώντας σε βελτιωμένη υγεία.
Μετά την ολοκλήρωση της CALERIE-II, οι ερευνητές άρχισαν να εξετάζουν ποιοι παράγοντες μπορεί να καθοδηγούν αυτές τις επιδράσεις. Μεταξύ των ανακαλύψεών τους ήταν ότι μια μεταβολική οδός που ρυθμίζει την ποσότητα της κυστεΐνης στο σώμα, ήταν διαφορετική στα άτομα με μειωμένη πρόσληψη θερμίδων.
Στην παρούσα μελέτη, ο Dixit και οι συνάδελφοί του έψαξαν περαιτέρω αυτό το εύρημα, μετρώντας χιλιάδες μεταβολίτες και επίπεδα αμινοξέων στον λιπώδη ιστό των συμμετεχόντων στην CALERIE-II. Βρήκαν ότι η μείωση των θερμίδων επιφέρει χαμηλότερα επίπεδα κυστεΐνης και ένα επαναπρογραμματισμένο μεταβολικό σύστημα. «Έτσι, θέλαμε να καταλάβουμε αν η κυστεΐνη καθοδηγούσε ορισμένες από τις ευεργετικές επιδράσεις που είχε ο περιορισμός των θερμίδων στο ανοσοποιητικό σύστημα, τη φλεγμονή και το μεταβολισμό», είπε ο Dixit.
Η μείωση της λιπώδους μάζας κατά τη διάρκεια της ανεπάρκειας κυστεΐνης οφειλόταν στην απώλεια όλων των κύριων αποθηκών λίπους, συμπεριλαμβανομένου του υποδόριου, του σπλαχνικού του ωοθηκικού και του καφέ λιπώδους ιστού. «Αυτό που διαπιστώσαμε στα ποντίκια ήταν ότι η στέρηση κυστεΐνης μετέτρεψε το λευκό λίπος σε καφέ λίπος», είπε ο Dixit. «Δεν ήταν απλώς λίγο εδώ κι εκεί. Ήταν ένας δραματικός μετασχηματισμός».
Το καφέ λίπος παράγει θερμότητα στα ποντίκια. Είναι ένας κρίσιμος εξελικτικός προστατευτικός μηχανισμός για να μην πέσει η θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος. Αυτό ισχύει για όλα τα θερμόαιμα ζώα.
Επίσης, οι ερευνητές πάχυναν τα ποντίκια με τρόφιμα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά. Όταν όμως αφαίρεσαν την κυστεΐνη από τη διατροφή και μπλόκαραν την ικανότητα των ποντικιών να την παράγουν εσωτερικά, τα παχύσαρκα ποντίκια επέστρεψαν σε υγιές βάρος με μειωμένη φλεγμονή -παρότι συνέχιζαν να καταναλώνουν τις λιπαρές τροφές. Μόλις η κυστεΐνη αφαιρέθηκε από τη διατροφή, σχεδόν όλο το λευκό λίπος -το είδος που αποθηκεύει ενέργεια- μετατράπηκε σε καφέ, το οποίο διαχέει την ενέργεια ως θερμότητα, μια διαδικασία γνωστή ως «καφέωση». Τα ποντίκια ουσιαστικά έκαιγαν τις επιπλέον θερμίδες που λάμβαναν από την παχυντική διατροφή τους. Η καφέωση του υποδόριου λίπους αντιστράφηκε όταν η κυστεΐνη επανήλθε στη διατροφή των ποντικιών.
Για να κατανοήσουν καλύτερα τη δραματική αλλαγή, οι ερευνητές μέτρησαν την ενεργοποίηση του εγκεφάλου, αναζητώντας περιοχές που ήταν περισσότερο ή λιγότερο ενεργές από το συνηθισμένο όταν δεν υπήρχε πρόσβαση στην κυστεΐνη. Βρήκαν αρκετές περιοχές που ήταν υπερβολικά ενεργές, οι οποίες εμπλέκονταν στην ενεργοποίηση του συμπαθητικού νευρικού συστήματος.
Το εύρημα σχετικά με το ρόλο της κυστεΐνης ανοίγει την πόρτα για ελεγχόμενο περιορισμό της ως μια διατροφική προσέγγιση για την ενίσχυση της υγείας και της διάρκειας ζωής μειώνοντας την περίσσεια λίπους. Το ερώτημα φυσικά είναι πώς θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στους ανθρώπους. Η κυστεΐνη βρίσκεται σχεδόν σε όλα τα τρόφιμα. Επιπλέον, επειδή εμπλέκεται σε πολλές κυτταρικές οδούς, η απομάκρυνσή της, μέσω φαρμάκων που αναστέλλουν την παραγωγή της, θα μπορούσε να κάνει τα όργανα πιο ευάλωτα στις καθημερινές τοξίνες.
